Gdzieś głębiej kryje się teoria, dzięki której wszystko we wszechświecie będzie można elegancko wyliczyć. Właśnie tej teorii poszukujemy – mówi prof. Grzegorz Wrochna w rozmowie z Robertem Siewiorkiem

Robert Siewiorek: Richard Feynman, noblista z fizyki, powiedział kiedyś: „Jeśli nie potrafisz opowiedzieć babci o tym, co robisz, tak, by to zrozumiała, to sam tego nie rozumiesz”. Wyobraźmy więc sobie, że jestem babcią, która pyta: Coś ty tam robił w tym CERN-ie?

Grzegorz Wrochna*: Ten cytat to motto całej mojej pracy naukowej. Zawsze starałem się pisać artykuły naukowe i prowadzić wykłady tak, by mogły trafić nie tylko do babć, ale nawet do dzieci. Być może Feynman odrobinę przesadził, ale tylko odrobinę. Podczas audycji radiowej opowiadałem kiedyś, co robimy w CERN-ie. Kilka dni później spotkałem nauczycielkę fizyki, która przyszła ze swoją klasą na mój wykład. Wie pan – zagadnęła – zadzwoniła do mnie mama, która słuchała pańskiego wywiadu w radiu, i powiedziała: „No, wreszcie zrozumiałam, po co ty tam do tego CERN-u z dziećmi jedziesz”.

To teraz ja, a nie babcia: Gdyby potraktować literalnie ogólną teorię względności i mechanikę kwantową i wyobrazić sobie, jak powinien wyglądać wszechświat, to – jak ujął to Harry Cliff, fizyk pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów – ten wszechświat powinien być nudny, wrogi i bez życia. A jest odwrotnie: jest fascynujący, pełno w nim gwiazd i wiewiórek. Dlaczego jest coś, a nie nic?

Tu chyba wszyscy – i babcie, i naukowcy – mamy równe szanse na odpowiedź. Bo to pytanie filozoficzne, które tak głęboko wykracza poza fizykę i naukę w ogóle, że chyba wszyscy jesteśmy równie daleko od odpowiedzi. Teorie, które pan wymienił, to tylko modele opisujące tę część świata, którą poznaliśmy. I to tylko z pewnym przybliżeniem. Dlatego wciąż szukamy nowych teorii zdolnych opisywać zjawiska coraz bardziej złożone, które pomogłyby nam zrozumieć ewolucję wszechświata, rządzące nim prawa. Ale odpowiedzi na pańskie pytanie i tak nie uzyskamy.

Wróćmy więc do zerowego momentu w dziejach wszechświata: jest wielka pustka, w której rozlega się wielkie „bum!”. Po upływie jednej dziesięciomiliardowej części sekundy dzieje się coś, co powoduje, że nie kończy się na samym wybuchu – zaczyna coś istnieć. Pojawia się jakaś substancja, siła sprawcza, która daje początek materii. Co się dokładnie stało?

Zacznę od podstaw. Cała materia składa się z atomów, atomy składają się z jąder, które tworzą protony i neutrony, a wokół jąder krążą elektrony. Wszystko, co istnieje – przyroda nieożywiona i ożywiona, w tym my sami – zbudowane jest z tych cząstek, czyli cząstek elementarnych (są jeszcze fotony, które niosą światło i inne fale elektromagnetyczne). Te cząstki i prawa nimi rządzące są odpowiedzialne za całą komplikację wszechświata i całe jego piękno. My, fizycy, próbujemy to zrozumieć. Ponad sto lat temu pojawiło się pytanie, czy protony, neutrony i elektrony przypadkiem nie składają się z jeszcze mniejszych cząstek. Okazało się, że tak.

Skąd to wiecie?

By się dowiedzieć, co jest w środku orzecha, bierze się dziadka do orzechów i rozbija skorupkę. A jeśli dziadka nie ma, można stuknąć orzechem o orzech. I właśnie to robimy w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN-ie. Rozpędzamy protony do ogromnych prędkości i zderzamy je ze sobą w nadziei, że się rozbiją na jeszcze mniejsze cząstki.

Z jakim skutkiem?

Okazuje się, że, owszem, protony i neutrony składają się z jeszcze mniejszych cząstek, zwanych kwarkami, ale tych kwarków nie da się już rozbić trwale. Kwarki nie mogą istnieć samodzielnie. Natychmiast łączą się w inne cząstki, czasem egzotyczne, po dwa albo więcej. Właśnie odkryto w CERN-ie taką cząstkę.

Tetrakwark?

Tak, to cząstka złożona z czterech kwarków. Jeszcze przed powstaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów odkryto całą gamę takich cząstek, które zrazu trudno było opisać. Ale w końcu fizykom udało się sformułować teorię zwaną standardowym modelem fizyki cząstek elementarnych, która dobrze opisuje, skąd się te cząstki biorą.

Kiedy fizycy zapisali równania z mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności, by opisać wszechświat, wyszedł im model piękny, ale z poważną wadą: cząstki nie miały masy. A taki świat nie mógłby istnieć

Historię fizyki można opisać jako kolejne unifikacje różnych oddziaływań. Na przykład grawitacja: Newton odkrył nie tylko to, że odpowiada ona za spadanie przedmiotów na Ziemi, ale i to, że jest odpowiedzialna także za ruch planet wokół Słońca. Dwa zupełnie odmienne zjawiska – spadanie słynnego Newtonowskiego jabłka i ruchy planet – są więc rezultatem tego samego oddziaływania. Podobnie jest z polem elektrycznym i magnetycznym: ludziom wydawało się, że to dwa różne pola, ale postęp fizyki pozwolił nam zrozumieć, że to dwa przejawy tego samego oddziaływania.

Przykładowa (2008) symulacja zderzenia dwóch protonów kreujących bozon Higgsa rozpadający się następnie na dwa strumienie hadronów (na godzinie 11 i 1) i dwa elektrony (na godzinie 5) wygenerowana dla detektora CMS Wielkiego Zderzacza Hadronów w ośrodku naukowo-badawczym CERN pod Genewą. Ślady cząstek zarejestrowane przez detektor w wyniku kolizji zaznaczono kolorem niebieskim.

W rezultacie znamy dziś cztery podstawowe oddziaływania: elektromagnetyczne, grawitacyjne, plus dwa oddziaływania jądrowe: słabe i silne. Oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe są dwoma przejawami oddziaływania zwanego elektrosłabym – tyle że tę jedność widać dopiero przy bardzo dużych energiach, a takie były osiągane w CERN-ie w eksperymentach poprzedniej generacji. Model standardowy spójnie opisuje oddziaływania silne (tylko grawitacja pozostaje na razie na boku).

Skoro ten model tak pięknie wszystko opisuje, to w czym problem?

Kiedy fizycy zapisali równania z mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności, by opisać wszechświat, wyszedł im model piękny, ale z poważną wadą: cząstki nie miały masy. A taki świat nie mógłby istnieć.

To co zrobili?

Wykorzystali pomysł brytyjskiego uczonego Petera Higgsa, by do tych równań dopisać człon, który daje cząstkom masę.

Tak po prostu?

Tak, taka brutalna operacja. I nagle wszystko zaczęło się zgadzać.

Można tak?

No właśnie. Skoro te równania opisują świat rzeczywisty, ten dopisany element musi mieć jakiś odpowiednik w świecie realnym. Tym odpowiednikiem jest nowa cząstka, którą na cześć profesora Higgsa nazwano cząstką Higgsa (bozonem Higgsa), czasem określana mianem „boskiej cząstki”.

Co w niej boskiego?

Nic. Wymyślono to określenie po to, by opisująca rzecz książka, w której tytule ono się znalazło, lepiej się sprzedała. Po prostu, choć trzeba uczciwie przyznać, że dla całej naszej wiedzy o wszechświecie bozon Higgsa jest kluczowy, ponieważ nadaje masę wszystkim cząstkom. Bez niej rzeczywiście świat byłby nudny, pusty i pozbawiony wiewiórek.

I przyszedł rok 2012…

Tak, po wielu, wielu latach za pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów udało się w CERN-ie cząstkę Higgsa uzyskać.

Czyli Zderzacz powstał po to, by można było odtworzyć warunki panujące na początku istnienia wszechświata, w chwili Wielkiego Wybuchu? Ludzie robią tam wiele małych Wielkich Wybuchów?

Można to tak ująć.

Naśladują akt stworzenia, czyli bawią się w Boga, tak?

Nie. Utożsamianie Wielkiego Wybuchu z momentem stworzenia świata jest lekkim nadużyciem, bo historię wszechświata rozumiemy nie od samego początku, punktu zerowego. Nasze teorie potrafią opisywać ewolucję wszechświata dopiero od tej jednej dziesięciomiliardowej sekundy po Wielkim Wybuchu. Łatwo więc nam zaniedbać to wszystko, co się stało wcześniej.

„To wszystko”? Aż tak dużo się wtedy działo?

Tak, bo w historii wszechświata im bliżej do Wielkiego Wybuchu, tym krótsze są epoki, w których dokonywały się wielkie przemiany. Tworzenie się gwiazd i planet trwało miliardy lat, ale kluczowe dla wszechświata były pierwsze trzy minuty, kiedy powstawały pierwsze jądra atomowe.

Utożsamianie Wielkiego Wybuchu z momentem stworzenia świata jest lekkim nadużyciem

Nie wiemy więc, czy między punktem zero a tą jedną dziesięciomiliardową sekundy nie było dziesięciu epok, w których działyby się jakieś nieznane nam, niesamowite rzeczy. To właśnie badamy w Wielkim Zderzaczu Hadronów. A jeśli nie wykryjemy dzięki niemu niczego nowego, trzeba będzie zbudować większe zderzacze, by sięgnąć do jeszcze wyższych energii.

Plany już są, jeden ma powstać w Europie, drugi w Chinach. Oba będą dwukrotnie większe od tego pod Genewą, po sto kilometrów w obwodzie. Muszą być aż tak wielkie?

Tak, byśmy z tej jednej dziesięciomiliardowej sekundy mogli zejść do jednej dwudziesto- albo jednej pięćdziesięciomiliardowej części sekundy. I odkryć nowe zjawiska.

Po co?

Bo model standardowy, choć opisuje znane nam zjawiska z największą możliwą dziś dokładnością, ma dwie wady. Po pierwsze, nie opisuje grawitacji. Einstein spędził nad tym większość życia, wielu wybitnych naukowców wciąż się nad tym biedzi, ale na razie bez skutku. Poza tym w fizyce jest już tak, że teoriami, które się sprawdzają, są te najprostsze i najpiękniejsze.

Podobno bozon Higgsa wcale nie jest piękny.

No właśnie o to chodzi: model standardowy jest brzydki.

Jak to „brzydki”?

Od fundamentalnej teorii oczekiwaliśmy, że wszystkie liczby, dane, masy różnych cząstek i prawa, które nimi rządzą, liczbowo wynikają z tej teorii. Może jakąś jedną czy dwie fundamentalne stałe musielibyśmy do niej dołożyć, by dała nam obraz rzeczywistego świata, ale nie więcej. Tymczasem w modelu standardowym tych parametrów, które trzeba dodać „ręcznie”, jest mniej więcej 20. Nie potrafimy w nim na przykład przewidzieć masy cząstek. Mechanizm Higgsa jest więc do tego modelu jakby przyklejony plastrem, bo nie wynika z tej teorii.

I działa?

Działa, ale naukowcy uważają, że to prowizorka, bo gdzieś głębiej kryje się bardziej podstawowa, prostsza teoria, dzięki której wszystko we wszechświecie będzie można elegancko wyliczyć. Właśnie tej teorii poszukujemy.

Jak? Przechodząc do jeszcze wyższych energii?

Tak. W nadziei, że wytworzą się jakieś nowe cząstki i pojawią się nowe własności oddziaływań.

Istnieje jeszcze jakiś inny sposób, by dotrzeć do tej teorii?

Tak, to poszukiwanie bardzo rzadkich zjawisk, w których wyniki modelu standardowego będą naruszane, łamane. Ale i tu na efekty musimy jeszcze poczekać. Dziś na niemal każdej konferencji jacyś fizycy ogłaszają, że oto pojawił się wynik, który trochę odchyla się od przewidywań. Tyle że na następnej konferencji okazuje się, że jednak się nie odchyla.

Jak pan trafił do CERN-u?

Na drugim roku studiów na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego uczęszczałem na seminarium prof. Janusza Zakrzewskiego pt. „e+e-”. Chodziło o zderzenia elektronów z antyelektronami, takie doświadczenia przeprowadzano wtedy w DESY w Hamburgu, jednym z największych ośrodków badawczych w Europie, który miał drugi podówczas pod względem wielkości akcelerator cząstek. Dzięki temu po drugim roku studiów pojechałem do Hamburga, by wziąć udział w przygotowywaniu tych eksperymentów. Praca była fascynująca, więc zdecydowałem, że pójdę w tym kierunku.

Do CERN-u pojechałem już po trzecim roku, na dwumiesięczny staż studencki (w mojej grupie była m.in. Fabiola Gianotti, podówczas doktorantka, dziś dyrektor CERN-u). Gdy broniłem pracy doktorskiej pod kierunkiem prof. Andrzeja Wróblewskiego, akurat zaczynały się pierwsze rozmowy o tym, jak zbudować Wielki Zderzacz Hadronów i jakie można dzięki niemu robić eksperymenty. Na konferencję, na której toczyła się ta dyskusja, pojechało trzech moich starszych kolegów i każdy doszedł do wniosku, że najlepszym miejscem dla polskich zespołów będzie eksperyment o nazwie CMS, przeprowadzany z użyciem wielkiego magnesu o sześciometrowej średnicy. Byliśmy tam mile widziani, ale pojawił się warunek: któryś z nas musi pracować na miejscu, w CERN-ie. Trafiło na mnie. W piątek obroniłem doktorat, w sobotę urządziłem pożegnalne przyjęcie, a w niedzielę byłem już w CERN-ie. Spędziłem tam siedem lat, ale później, będąc już w Polsce, pozostałem członkiem tamtego zespołu i pracowałem z nim. W sumie poświęciłem CERN-owi 18 lat.

Czym się pan zajmował?

Głównie projektowaniem eksperymentu CMS. To były symulacje komputerowe, w których cząstki powstałe wskutek zderzeń protonów były śledzone w czasie przechodzenia przez poszczególne elementy detektora. Obliczano tory cząstek i sygnały elektroniki rejestrującej ich przejście. Na tej podstawie ustalano, jak duże mają być te detektory, z jakich materiałów mają być zrobione, jak precyzyjne muszą być pomiary. Tak by jak najskuteczniej można było zarejestrować cząstki, które świadczyłyby na przykład o powstaniu bozonu Higgsa albo jakiejś innej egzotycznej cząstki.

Kiedy 4 lipca 2012 r. ogłoszono odkrycie bozonu Higgsa, powiedział pan, że to największe współczesne dokonanie człowieka, przerastające podróże na Księżyc. Dlaczego aż tak wielkie?

Bo bez cząstki Higgsa świat by nie istniał. Co ciekawe, istnienie tej cząstki przewidziano na długo przed jej pojawieniem się w eksperymencie. Nim zaistniała, powstało kilka generacji zderzaczy, które miały ją odkryć.

Gian Giudice, pański kolega po fachu z CERN-u, powiedział, że jesteśmy niczym wędrowcy, którzy rozbili swój namiot na skraju urwiska. Bo z cząstką Higgsa mamy ten problem, że wystarczy maleńkie zaburzenie jej masy, by wszystko się zapadło.

Nasz świat jest wyjątkowy. By mógł powstać, by mogły zaistnieć planety i wiewiórki, wiele parametrów fizycznych musi mieć wartość taką, jak ma, z dokładnością do iluś tam miejsc po przecinku. Zafascynowani tym ludzie zadają sobie pytanie, co by się stało, gdyby w którymś miejscu po przecinku coś się zmieniło. W związku z tym rodzi się pytanie, czy czasem te liczby nie zostały tak dobrane przez Pana Boga, by człowiek mógł zaistnieć. To tak zwana zasada antropiczna. A może jest na odwrót? Może istnieje mnóstwo wszechświatów, w każdym te liczby są inne, a my żyjemy w takim, w którym akurat mogliśmy się znaleźć?

Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN), Genewa, Szwajcaria

Wynikałoby z tego, że to Bóg zdecydował, że cząstka Higgsa ma taką, a nie inną masę?

Tak, ale trudno uwierzyć, że „ręcznie podkręcał” różne stałe fizyczne. Raczej tak genialnie zaprojektował prawa fizyki, że wszystko działa tak, jak to widzimy.

Jeśli przyjmuje pan, że może być odwrotnie, to nie wyklucza pan słuszności teorii wieloświata – struktury, w której nasz wszechświat jest bańką w oceanie innych baniek, w których niby obowiązują te same podstawowe prawa, ale sposób ich zastosowania w każdym z tych światów jest inny. Czy tak?

Teoretycznie nie można wykluczyć takiej możliwości, ale okazuje się, że ona nie rozwiązuje problemu zasady antropicznej i tego, że wspomniane liczby są tak dokładne. Bo żeby mógł powstać superwszechświat, w którym byłoby wiele różnych wszechświatów o różnych własnościach, też trzeba odpowiednio dobrać parametry. Przypadkowe parametry mogłyby sprawić, że raczej będzie nic niż coś.

Ktoś kiedyś do opisania wszechświata użył metafory wydm. Są miliony wydm, więc teoretycznie każda powinna być inna, ale prawa fizyki powodują, że kąt nachylenia stoków każdej wydmy na świecie wynosi od 30 do 35 stopni. Prawa fizyki w wieloświecie działałyby podobnie?

Tak. Taka hipoteza przesuwa problem z pytania o liczby, wartości stałych fizycznych, na pytanie o kształt praw fizyki. To nie jest rozwiązanie problemu, lecz przesunięcie go w stronę trochę bardziej eleganckiej formy.

Do czego sztuczna inteligencja przydaje się w CERN-ie?

Przede wszystkim do interpretacji danych z eksperymentów. Nie jesteśmy w stanie zobaczyć cząstki Higgsa, bo żyje ona tak krótko, że nie zarejestrowałby jej żaden detektor.

No to skąd wiecie, że istnieje?

Bo potrafimy obliczyć, na jakie inne cząstki się rozpada. Może się rozpaść na dwa fotony albo na cztery cząstki zwane mionami, a te już potrafimy zarejestrować.

Zderzamy dwa protony i powstaje mnóstwo cząstek, czasem nawet tysiące, a my rejestrujemy ich tory, w polu magnetycznym badamy zakrzywienia tych torów, co pozwala nam określić ich energie. Potem zatrzymujemy te cząstki w detektorach zwanych kalorymetrami, gdzie ich energia jest zamieniana na mnóstwo elektronów i fotonów, które znowu potrafimy zmierzyć i określić energię cząstek. I z tych wszystkich pomiarów – to kilka milionów liczb, które pochodzą od każdego takiego zderzenia – próbujemy odtworzyć, co się tam działo.

W fizyce jest już tak, że teoriami, które się sprawdzają, są te najprostsze i najpiękniejsze

Ale to wszystko nie byłoby jeszcze aż tak bardzo skomplikowane, jak jest, gdyby nie fakt, że takie zjawiska, jak wytworzenie bozonu Higgsa, są bardzo rzadkie. By bozon Higgsa znaleźć, proton z protonem trzeba zderzać co dwadzieścia pięć miliardowych części sekundy (w rzeczywistości zderzamy całe „paczki” protonów). W każdej sekundzie wywołujemy więc ogromne liczby zderzeń, a robimy to niemal bez przerwy przez cały rok. Co ciekawe, przypadków, w których zaobserwowano cząstkę Higgsa, są co najwyżej setki (zależy, na co się on rozpada). To jak szukanie igły we wszystkich stogach siana na świecie.

I do tego szukania wykorzystujecie SI?

Przede wszystkim do tego. Pierwsze takie próby przeprowadzano z sieciami neuronowymi, które były uczone na podstawie symulacji. Wiedząc z teorii, na jakie cząstki Higgs powinien się rozpadać, potrafimy modelować odpowiedź detektora na pojawienie się takich cząstek. Dane z milionów podobnych przypadków wykorzystujemy do uczenia sieci neuronowych, a potem te sieci analizują kolejne zaobserwowane przypadki.

Wielki Zderzacz Hadronów

Poza tym SI przydaje się też bardzo w diagnostyce i naprawianiu detektorów w CERN-ie, które są ogromnymi, liczącymi po kilka, a w przypadku Atlasa kilkanaście pięter wysokości urządzeniami. Kiedy coś się w takiej maszynie zepsuje, trudno byłoby ją rozbierać i szukać usterki. Dlatego wykorzystuje się augmented reality: w goglach 3D wyświetla się cyfrowy bliźniak detektora, jego wirtualny plan, na którym widać, co szwankuje. Ta technologia, opracowana z początku na potrzeby badań w CERN-ie, znalazła potem wiele innych zastosowań, na przykład w terapii dzieci z autyzmem.

Polegacie na samej sztucznej inteligencji?

Nie, równolegle do niej używamy standardowych metod analizy statystycznej. Weryfikacja jest niezbędna choćby dlatego, że na świecie mamy tylko jeden Wielki Zderzacz Hadronów. Poza tym przeprowadzamy w nim dwa duże eksperymenty, które wzajemnie się weryfikują. Na dodatek w ramach każdego z nich na kilka sposobów staramy się udowodnić, że bozon Higgsa istnieje, i zbadać jego własności.

Sztuczna inteligencja ma przyszłość w fizyce cząstek?

Oczywiście. SI wygrywa tam, gdzie mamy do czynienia z ogromną ilością danych.

Podobno Wielki Zderzacz w ciągu godziny generuje więcej danych niż Facebook w ciągu roku.

Tak, to gigantyczna ilość danych. A im więcej danych, tym mniej skuteczne są standardowe metody analizy. Tymczasem postęp w fizyce cząstek, budowanie coraz większych akceleratorów, wykorzystywanie coraz większych energii i coraz nowszych metod eksperymentalnych sprawia, że ilość danych z eksperymentów jest coraz większa. Jeśli uda się zbudować te wielkie, stukilometrowe zderzacze w Europie i Chinach, to interpretacja danych z przeprowadzanych w nich eksperymentów będzie jeszcze trudniejsza.

Dlaczego?

Choćby dlatego, że w jednym zderzeniu będą tam powstawały nie setki, ale dziesiątki tysięcy różnych cząstek. A sztuczna inteligencja kocha wielkie ilości danych.

W „Pi of the Sky” też używaliście sztucznej inteligencji?

Pracowałem nad tym projektem razem z prof. Lechem Mankiewiczem z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. Robiliśmy zdjęcia bardzo wyspecjalizowaną kamerą, by wykryć tak zwane błyski gamma. We wszechświecie jest mnóstwo kataklizmów dziejących się w ogromnej skali – wybuchy supernowych, łączenie się gwiazd itp. Właśnie takie zjawiska zostały zaobserwowane przez satelity rejestrujące promieniowanie gamma, które nie dociera do Ziemi. Problem w tym, że detektory promieniowania nie potrafią precyzyjnie określić kierunku, z którego ono pochodzi. Dlatego trudno było powiedzieć, jaki obiekt je wysłał. Trzeba więc ten sam fragment nieba obserwować także zwykłym teleskopem, by wychwycić także promieniowanie świetlne. Dopiero wtedy można bowiem stwierdzić, gdzie znajduje się obiekt, który promieniowanie gamma wysłał. Trzeba to jednak robić bardzo szybko, a duże teleskopy wymagają czasem nawet kilkudziesięciu minut, by nakierować się na pożądane rejony w kosmosie.

Trzeba przewidzieć miejsce, z którego nadejdzie promieniowanie?

Tak, tyle że tego przewidzieć się nie da. Idea projektu polegała więc na tym, by na miejsce, w którym dojdzie do rozbłysku, teleskop był nakierowany wcześniej, jeszcze zanim do rozbłysku dojdzie. Obserwowaliśmy więc duży fragment nieba, by skorelować błysk, który zaobserwujemy, z sygnałem z satelity. Takich błysków na niebie jest mnóstwo – są gwiazdy zmienne, są meteory wpadające do ziemskiej atmosfery, są cząstki elementarne, które przylatują z kosmosu, i są „zajączki” światła odbijanego od powierzchni satelitów.

Nasz świat jest wyjątkowy. By mógł powstać, by mogły zaistnieć planety i wiewiórki, wiele parametrów fizycznych musi mieć wartość taką, jak ma, z dokładnością do iluś tam miejsc po przecinku

Do odróżniania jednych od drugich SI też się przydaje. Jednak w czasie gdy pracowaliśmy nad „Pi of the Sky”, jej metody nie były jeszcze tak zaawansowane jak dziś. Dlatego rezultaty, które osiągaliśmy, choć ciekawe, nie były tak dobre, jak te uzyskiwane standardowymi metodami.

Co dziś robią Polacy w CERN-ie?

Uczestniczą w eksperymentach na Zderzaczu, zbierają i analizują dane. Poza tym wciąż trwa analiza danych zebranych w latach ubiegłych, więc w niej też uczestniczą. No i, po trzecie, akcelerator i detektory wciąż są doskonalone (cząstki można zderzać jeszcze częściej niż dotychczas, więc danych może być jeszcze więcej). We wszystkim mamy swój wkład.

A Kowalski co ma ze Zderzacza?

Równolegle do głównych badań w CERN-ie rozwija się technologie akceleratorów i detektorów, które mają zastosowanie w medycynie. Na przykład radioterapię protonową, stosowaną w zwalczaniu nowotworów, dziś przeprowadza się za pomocą cyklotronów, czyli takich akceleratorów, w których cząstki są przyspieszane w ruchu okrężnym, a dopiero po odpowiednim przyspieszeniu kierowane na guza. Tymczasem CERN pracuje nad akceleratorem liniowym, który powinien być co najmniej dwa, trzy razy tańszy, przez co terapia z jego użyciem będzie łatwiej dostępna.

Coś jeszcze?

Owszem. Kryształy stworzone na potrzeby Wielkiego Zderzacza, które miały rejestrować fotony, na które rozpadła się cząstka Higgsa, mają zastosowanie w pozytonowej tomografii emisyjnej, służącej badaniu mózgu, serca czy nowotworów. Wiele odkryć dokonywanych w CERN-ie ma zastosowanie w medycynie i gospodarce.

Jak internet.

Tak, przecież stworzono go – a ściślej mówiąc: protokół http i język html – właśnie w CERN-ie na potrzeby tworzenia Wielkiego Zderzacza Hadronów i związanych z nim badań.

Jakie jest najważniejsze pytanie, które pan sobie zadaje jako naukowiec?

Najciekawsze dotyczy chyba tego, jak wygląda ta jedna piękna teoria, która opisuje wszystkie znane dziś zjawiska.

Teoria wszystkiego?

Tak jest powszechnie nazywana, choć mówiąc precyzyjniej, chodzi o teorię świata fizycznego. Bo dziś żyjemy w stanie pewnej schizofrenii. Mamy dwie teorie: mechanikę kwantową, którą udało się pogodzić ze szczególną teorią względności Einsteina – ale nie z teorią grawitacji, czyli z ogólną teorią względności Einsteina. Obie te teorie są świetne i niezbędne. Druga z nich choćby po to, by GPS działał. Natomiast świat komputerów, informatyka, półprzewodniki – to wszystko działa na zasadach mechaniki kwantowej. Obie teorie świetnie się sprawdzają, tyle że działają w różnych obszarach: teoria grawitacji na wielkich skalach, a mechanika na małych – i są ze sobą sprzeczne. Fizycy próbują je pogodzić już od stu lat, ale wciąż bez skutku.

Skąd u pana miłość do muzyki średniowiecznej? Ucieczka w prostotę od świata naukowych komplikacji i sprzeczności? Szuka pan w niej harmonii, spokoju?

Po trosze wzięło się to z mojej fascynacji średniowieczem, piękną epoką, w której powstawały pierwsze uniwersytety i rodziła się współczesna nauka. Z zachwytu nad czasem, w którym ludzie nie mieli tej wielkiej rozterki, czy nauka nie jest przypadkiem sprzeczna z wiarą, kiedy jedną i drugą umieli pięknie godzić. W tej muzyce jest duch łączenia tych światów, a nie dzielenia ich, rozbijania jedności. Ona mnie uspokaja, wycisza i daje dystans wobec chaosu i pośpiechu.

Choć to niejedyna muzyka, którą lubię. Lubię każdą dobrą muzykę.


*Grzegorz Wrochna, podsekretarz stanu w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego, jest profesorem nauk fizycznych. W latach 1991–1998 w CERN uczestniczył w projektowaniu i budowie eksperymentu CMS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów. Od 1999 r. dyrektor Instytutu Problemów Jądrowych, był inicjatorem utworzenia, a potem dyrektorem Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Reprezentował Polskę w komitetach programowych EURATOM (od 2007 r.), w Radzie Nadzorczej European XFEL w Hamburgu (od 2009 r.), Radzie Nadzorczej unijnego Joint Research Centre (od 2019 r.). W latach 2017–2018 przewodniczący Komitetu Polityki Naukowej, a w latach 2015–2016 przewodził European Atomic Energy Society. Od 2013 r. do 2019 r. był członkiem zarządu europejskiej Platformy Technologicznej Zrównoważonej Energetyki Jądrowej (SNETP), natomiast od 2015 r jest przewodniczącym Nuclear Cogeneration Industrial Initiative (NC2I). W latach 2015–2018 był też członkiem komitetu doradczego „Innowacje jądrowe 2050” Agencji Energii Jądrowej OECD. Lubi piesze wycieczki, pływanie, literaturę science-fiction i dobrą muzykę.


Read the English version of this text HERE

Skip to content